1. 
Собрать схему по рис.34.
2. Подключить генератор напряжения специальной формы, установив переключатель «форма» в крайнее правое положение, а частоту установить 0,4 кГц. Наблюдать кривые тока и напряжения на индуктивности по экрану осциллографа при параметрах, заданных в табл.13.
По графику определить время переходного процесса для каждого случая. Показания приборов занести в табл. 13.
Таблица 13
| L | 100 мГн | 40 мГн | С | 0,22 мкФ | 0,47 мкФ | ||||
| R, кОм | 0,68 | 0,68 | R, кОм | 0,68 | 0,68 | ||||
| f, Гц | f Гц | ||||||||
| Хк | Хс | ||||||||
| R | R | ||||||||
| U, B | U B | ||||||||
| I, мA | I мA | ||||||||
| Uk, B | Uс B | ||||||||
| t, мкс | t мкс | ||||||||
| t, мс | t мс |
3. 3. Заменить в схеме рис.34 индуктивность на конденсатор и повторить измерения по п.2.
4. Вычислить 
для цепочки R, L и 
для цепочки R, C и записать в табл. 13.
5. Собрать схему по рис.35 с L=100 мГн и С=0,47 мкФ, R=1кОм.
 |
Рис.35. Включение R, L, С на постоянное напряжение
6. Наблюдать на экране осциллографа кривые тока и напряжения на индуктивности и ёмкости. Объяснить изменение формы кривых.
Контрольные вопросы
1. За сколько постоянных времени примерно заканчивается переходный процесс?
2. Из какого условия определяется постоянная интегрирования?
3. Из какого условия получены законы коммутации?
4. Чему равна постоянная времени цепи R, L, и цепи R, С при включении на постоянное напряжение?
Работа № 8. Исследование схем выпрямления
Цель работы – исследование параметров выпрямительных устройств
Программа работы
1. Экспериментальное исследование характеристик тока и напряжения при различных схемах выпрямления.
2. Определение влияния количества диодных элементов на частоту пульсаций выпрямленного напряжения.
Общие положения
Для преобразования переменного тока в постоянный служат выпрямительные устройства. Основным элементом преобразователей является диод. Различают четыре основных схемы выпрямления: однополупериодная, мостовая двухполупериодная, трёхфазная и трёхфазная мостовая.
Однополупериодный выпрямитель
Работа однополупериодного выпрямителя (рис.36) рассматривается в предположении, что вентиль (диод) – идеальный, т.е. сопротивление диода в прямом направлении равно нулю, а в обратном – бесконечно велико. Здесь Rн – сопротивление нагрузки.
В течение первого полупериода напряжения U1, когда положительный потенциал приложен к аноду вентиля, он открыт и через нагрузочное сопротивление Rн пойдет ток iн = iв; при этом всё напряжение окажется приложенным к Rн (uн = u2). Во второй (отрицательный) полупериод синусоидального напряжения U1 диод окажется включённым в обратном направлении, ток прекратится, и всё напряжение U1 окажется приложенным к закрытому диоду.
Из временных диаграмм видно, что ток iн и напряжение uн имеют пульсирующий характер и значительно отличаются от постоянных. Для однополупериодного выпрямителя справедливы следующие соотношения:
где I0 и U0 – средние значения (постоянные составляющие) выпрямленного тока и напряжения.
Для характеристики степени пульсации выпрямленного напряжения вводят коэффициент пульсации
где Um гарм – амплитуда наибольшей гармоники, для однополупериодного выпрямителя эта гармоника имеет частоту, равную частоте питающей сети переменного тока.
Для однополупериодного выпрямителя Кпульс = 1,57.
|
Основным преимуществом однополупериодного выпрямителя является его простота, а недостатками – большой коэффициент пульсаций и малые значения выпрямленного тока и напряжения. Поэтому значительно большее распространение получили двухполупериодные выпрямители, в которых выпрямленное напряжение создаётся в оба полупериода напряжения сети.
Двухполупериодный выпрямитель
 |  | ||
Двухполупериодные выпрямители бывают двух типов: мостовые и с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора. Распространение получил мостовой выпрямитель (рис.37).
|
В положительный полупериод синусоидального напряжения сети (U1), вентили 1 и 3 открыты, а вентили 2 и 4 закрыты. В этот полупериод ток проходит от верхнего зажима через вентиль 1 (ток Iв1), нагрузочный резистор Rн, вентиль 3 (ток Iв3) к нижнему зажиму.
В другой полупериод, когда верхний зажим имеет отрицательный потенциал по отношению к нижнему, вентили 1 и 3 закрыты, а вентили 2 и 4 открыты. Ток проходит от нижнего зажима через вентиль 2 (ток Iв2), нагрузочный резистор Rн, вентиль 4 (ток Iв4) к верхнему зажиму. При этом в течение всего периода ток Iнчерез резистор Rни напряжение на нём имеют одно и то же направление.
Для рассматриваемого двухполупериодного выпрямителя справедливы следующие соотношения:
где Um гарм – амплитуда наибольшей гармоники, которая для двухполупериодного выпрямителя имеет частоту вдвое бóльшую, чем частота питающей сети.
Мостовой выпрямитель, по сравнению с однополупериодным, более эффективен: средние значения выпрямленного тока и напряжения у него в 2 раза больше, а пульсации значительно меньше.
Коэффициент пульсаций напряжения Кпульс, питающего электронную аппаратуру, должен составлять доли процента. Двухполупериодный выпрямитель создает пульсирующее напряжение с Кпульс = 0,67. Для уменьшения пульсаций до требуемого уровня применяют устройства, называемые сглаживающими фильтрами.
В трехфазной схеме выпрямления с нулевым проводом, (рис.38) напряжения в каждой фазе сдвинуты по отношению к друг другу на 120°. В любой момент времени действует лишь одна фаза, которая в это время имеет положительный наибольший потенциал относительно нулевой точки. Ток протекает через диод в течение 1/3 части периода выпрямляемого тока. Выпрямленный ток, являющийся суммарным током всех поочередно действующих фаз выпрямителя, имеет форму огибающей кривой.
Отношение выпрямленного напряжения на нагрузке к фазному напряжению составляет 1,17.
 |
Рис.38. Трёхфазная схема выпрямления с нулевым проводом
В трёхфазной мостовой схеме выпрямления (рис.39) ток в любой момент времени протекает через два последовательно соединенных диода и сопротивление нагрузки.
 |
Рис.39. Трёхфазная мостовая схема выпрямления
Постоянная составляющая напряжения на активной нагрузке Uн = 2,34 Uф. Действующее значение тока диодов составляет 0,58 от постоянной составляющей тока нагрузки.